【正文】 通道號設(shè)置為0L3：MOV R3，8；采集次數(shù)設(shè)置為8L4：MOVX DPTR，220H；啟動A/D轉(zhuǎn)換 MOVX DPTR,AMOV R7,0FFH。設(shè)置5通道的上限值MOV X5max,ALMOV AL, 0E0H 。設(shè)置1通道的上限值MOV X1max,ALMOV AL,0A0H 。 謹(jǐn)向所有關(guān)心、支持和幫助過我的老師、親人、朋友和同學(xué)表示衷心的感謝。在此，謹(jǐn)向他們致以崇高的敬意和深深的謝意。目前以先進(jìn)的溫度采集系統(tǒng)為例，系統(tǒng)主要實(shí)現(xiàn)的功能有溫度測量、溫度控制、溫度給定（通過按鈕設(shè)定）、溫度顯示（溫度值采用LED顯示，顯示驅(qū)動可以采用5位動態(tài)顯示MC14489），聲光報(bào)警（聲音采用直流蜂鳴器，光采用發(fā)光二極管）等等。目前采用單片機(jī)控制并利用編程的方式，可以很方便地發(fā)出控制命令和改變系統(tǒng)中控制器的算法與計(jì)算參數(shù)；尤其是在需要進(jìn)行一些復(fù)雜而又精確的計(jì)算時(shí)，采用單片機(jī)來進(jìn)行運(yùn)算，在提高運(yùn)算速度和精度等方面都顯示了無可比擬的優(yōu)越性。這往往是由于設(shè)計(jì)中地各放大器（IA、SHA、ADC、）的擺率注意不夠。第三種方法是可以考慮使用自動調(diào)零ADC，將放大器的輸出電壓加到ADC，便可完成自動調(diào)零周期，ADC和放大器組合的偏移自動消除。例如連接時(shí)間長達(dá)30（10+10+10）ms時(shí)，在30ms中使130uF電容上的電壓改變3uV，相應(yīng)的放電電流是13muA，許多放大器的輸入偏流超過這個(gè)值，顯然這種誤差是一個(gè)大問題。然后根據(jù)輸入的時(shí)間進(jìn)行查尋我們需要的采集到的數(shù)據(jù)。例如，用狀態(tài)寄存器的D5位為“1”表示“數(shù)據(jù)輸出寄存器”空，用D0位表示“數(shù)據(jù)輸入寄存器滿”，用D2位表示“奇偶檢驗(yàn)錯”等。MOV SCON，52H；初始化串行口MOV TMOD，20HMOV TH1，0FDH；波特率設(shè)置MOV TL1，0FDHSETB TRLAGIN：MOV A，0FFHLCALL OUT ；發(fā)握手信號LCALL IN ；收應(yīng)答信號CJNE A，00H，AGN；開始發(fā)送測量數(shù)據(jù)OUT：MOV SUBF，A；發(fā)送子程序JBC T1，END1SJMP OUTEND1：RETIN：JBC R1，END2；接收子程序SJMP INEND2：MOV A，SUBF RET 在數(shù)據(jù)輸出過程中，CPU把要輸出的字符（并行地）送入“數(shù)據(jù)輸出寄存器”，“數(shù)據(jù)輸出寄存器”的內(nèi)容傳輸?shù)健鞍l(fā)送移位寄存器”，然后由“發(fā)送移位寄存器”移位，把數(shù)據(jù)1位1位地送到外設(shè)。 通過和上位機(jī)的握手，實(shí)現(xiàn)信號的互通，建立溝通，實(shí)現(xiàn)在數(shù)據(jù)輸入過程中，數(shù)據(jù)1位1位地從外設(shè)進(jìn)入接口的“接收移位寄存器”，當(dāng)“接收移位寄存器”中已接收完1個(gè)字符的各位后，數(shù)據(jù)就從“接收移位寄存器”進(jìn)入“數(shù)據(jù)輸入寄存器”。因此，通信既包括計(jì)算機(jī)與外部設(shè)備之間，也包括單片機(jī)和計(jì)算機(jī)之間的信息交換。 IN0：下限值X0MIN占用58H IN0：上限值X0MAX占用59H IN1～I(xiàn)N7 上限值分別保存在5A～60H （3）堆棧區(qū)設(shè)在65H～7FH（單片機(jī)內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲單元） 系統(tǒng)將循環(huán)采集各個(gè)通道的數(shù)據(jù)，因?yàn)楦鱾€(gè)信號和通道要求不同，本系統(tǒng)設(shè)計(jì)了不同的采集次數(shù)和不同的上限和下限。 啟動ADC轉(zhuǎn)換時(shí)，首先要想對應(yīng)通道（由C，B，A端編碼決定）發(fā)出寫操作信號。過從鍵盤送來的不同鍵值選擇不同的工作模式；接受到“*”系統(tǒng)將自動進(jìn)入到查詢和打印模式， 接受到“”系統(tǒng)將自動進(jìn)入打印狀態(tài)，再一次接受到“”的時(shí)候系統(tǒng)將返回到數(shù)據(jù)采集狀態(tài)。1/2LSB。MOVX A,DPTR。系統(tǒng)要真正能夠進(jìn)行按照我們設(shè)計(jì)的意愿進(jìn)行工作還必須有軟件的配合。IRQ信號變?yōu)楦唠娖?。此時(shí)FIFO狀態(tài)寄存器存儲器空、滿、益處等狀態(tài)。這一過程8279通過硬件自動完成，無需程序干預(yù)。若A0=0，數(shù)據(jù)線上的信息是顯示數(shù)據(jù)或鍵盤數(shù)據(jù)。DB0～DB7是數(shù)據(jù)線，與CPU總線相連。 查詢打印模塊電路設(shè)計(jì)圖37 查詢打印模塊硬件圖用鎖存器或用8155都可以作鍵盤顯示器的接口。當(dāng)8051產(chǎn)生寫信號時(shí)，則由一個(gè)或非門產(chǎn)生轉(zhuǎn)換器的啟動START和地址鎖存信號ALE（高電平有效），同時(shí)將地址總線信息由A，B，C輸入并鎖存，模擬量通過被選中的通道送到A/D轉(zhuǎn)換器，并在START信號下降沿時(shí)開始逐位轉(zhuǎn)換。 A、B、C：3位地址線即模擬量通道選擇線。 8位A/，％以下, 這對一些精度要求比較高的控制系統(tǒng)而言是不夠的，因此要采用更多位的A/D轉(zhuǎn)換器，如10位、12位、14位等A/D轉(zhuǎn)換器。 在本系統(tǒng)中根據(jù)采樣時(shí)間、%精度的獲取時(shí)間為25μs，保持期間的輸出電壓下降率為每秒3mV。采樣控制電平為“1”，保持控制電平為“0”，OFFSET用于零位調(diào)整。圖34數(shù)據(jù)采集模塊硬件圖 數(shù)據(jù)采集模塊是將從調(diào)理電路送過來的信號進(jìn)行量化，把模擬量變成數(shù)字量的模塊，A/D轉(zhuǎn)換過程（即采樣信號的量化過程）需要時(shí)間，如果輸入信號變化較大，就會引起轉(zhuǎn)換誤差。 這樣，數(shù)據(jù)采集時(shí)在模數(shù)轉(zhuǎn)換器ADC前采用采樣保持放大器SHA，就解決了ADC轉(zhuǎn)換時(shí)間較長與分辨率要求較短的孔徑時(shí)間的矛盾，其實(shí)質(zhì)是把模擬信號的離散化與量化分兩步進(jìn)行。 其中M為模數(shù)轉(zhuǎn)換器ADC的分辨率。如在轉(zhuǎn)換時(shí)間TCONV內(nèi)，輸入模擬信號仍在變化。18V。％的增益精度 18V 電源下 JFET比以前設(shè)計(jì)中所用的MOS器件具有更低的噪聲，而且沒有高溫時(shí)的不穩(wěn)定性。作為一個(gè)單獨(dú)的增益跟隨器工作， %，％精度時(shí)，一個(gè)雙極性輸入級用于實(shí)現(xiàn)低偏差電壓和寬范圍帶寬。在引腳5和地之間接一475Ω電阻是實(shí)現(xiàn)零點(diǎn)調(diào)整的最好近似。取決于被轉(zhuǎn)換的模擬電壓范圍，通常VR+ = +5V DC，VR = 0V DC。由于有三態(tài)輸出鎖存，可與主機(jī)數(shù)據(jù)總線直接相連。 OE：輸出允許信號，輸入高電平有效。上升沿時(shí)鎖存3位通道選擇信號。這些特點(diǎn)使該器件非常適合于從過程和機(jī)器控制到消耗裝置及自動化的應(yīng)用。該轉(zhuǎn)換器的主要特點(diǎn)是：具有一高阻抗斬波穩(wěn)定比較器，帶有模擬開關(guān)樹的256R分壓器、以及一逐位逼近寄存器， 8個(gè)通道的模擬開關(guān)可以直接訪問8個(gè)單端信號中的任何一個(gè)。正常工作時(shí)Vcc引腳接+5V電源電壓。當(dāng)=“1”時(shí)選擇訪問單片機(jī)內(nèi)部的程序存儲器；當(dāng)=“0”時(shí)選擇訪問外部的程序存儲器。、是用于讀/寫數(shù)據(jù)存儲器的，而是用于讀程序代碼的，他在應(yīng)用系統(tǒng)中接程序存儲器的讀控制端。 PROG：片內(nèi)程序存儲器編程脈沖，輸入。 ALE：地址鎖存信號，輸出。當(dāng)Vcc恢復(fù)時(shí)，備用電源仍然保持一定時(shí)間，以便完成復(fù)位操作，然后重新開始工作。 ～：P3口是帶內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口，它是雙功能I/O端口。 ～：P1口是帶內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口，它是通用I/O端口。因此，這個(gè)系列成為主流單片機(jī)。 主要芯片介紹 在系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)和軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)兩者相互滲透，不可分離。如果被測量處于動態(tài)變化中，用一般的顯示儀表讀數(shù)就十分困難，這時(shí)可將輸出信號送給計(jì)算機(jī)進(jìn)行圖像顯示或送至記錄儀，從而描繪出被測量隨時(shí)間變化的曲線，并以之作為檢測結(jié)果，供分析使用。但這種顯示方式的精度受標(biāo)尺最小分度限制，而且讀數(shù)時(shí)易引入主觀誤差。 測量的目的是使人們了解被測量的數(shù)值，所以必須有顯示裝置。 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的數(shù)據(jù)與機(jī)器時(shí)間是一一對應(yīng)的，一個(gè)數(shù)據(jù)唯一的對應(yīng)一個(gè)數(shù)據(jù)，這就方便了數(shù)據(jù)查詢和顯示。本系統(tǒng)采用的ADC0809采用的是逐次逼近式，此種轉(zhuǎn)換器采用一種極有效的方案來改變比較器的參考輸入，從而只需要n個(gè)時(shí)鐘周期就能完成n位轉(zhuǎn)換。 模數(shù)轉(zhuǎn)換器的任務(wù)在于把一個(gè)未知的連續(xù)的模擬輸入信號（通常為電壓）轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，即微型計(jì)算機(jī)能接受的二進(jìn)制數(shù)。因此A/D轉(zhuǎn)換器的種類也比較多。這樣就可以把許多采集的樣本合成一個(gè)采樣密度較高的波形。這種方法不論被測信號頻率如何，一個(gè)信號周期內(nèi)均勻采樣的點(diǎn)總數(shù)為N個(gè)。為了不丟失被采樣信號所攜帶的信息，實(shí)時(shí)采樣的采樣頻率應(yīng)滿足采樣定理（香農(nóng)定理）的要求，當(dāng)采樣頻率不滿足采樣定理時(shí)將產(chǎn)生信號混疊現(xiàn)象，使采樣后波形中增加了額外的低頻成分，造成失真，引起誤差。模擬信號要變成數(shù)字信號，首先要經(jīng)過采樣，采樣保持器是快速拾取輸入信號的子樣脈沖，并保持幅值恒定，以提高A/D轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換精度，如果把采樣保持電路放在模擬多路開關(guān)之前（每通道一個(gè)），這可實(shí)現(xiàn)對瞬時(shí)信號同時(shí)進(jìn)行采樣。在數(shù)據(jù)通過率超過40～50kHz時(shí)，一般不宜使用分時(shí)的多路開關(guān)。多路模擬開關(guān)可以分時(shí)選通多個(gè)通道中的某一路通道。例如，為了減少輸入信號的共模分量，就采用各種差分放大器、儀用放大器和隔離放大器；為了使不同數(shù)量級的輸入電壓都具有最佳變換，就產(chǎn)生了量程可以變換的程控放大器；為了減少放大器輸入的漂移，就產(chǎn)生了斬波為零和激光修正的精密放大器。 （2）從傳感器過來的信號較?。ǔＳ脽犭娕嫉妮敵鲎兓趲缀练綆资练g，電阻應(yīng)變片輸出電壓的變化只有幾個(gè)毫伏，人體生物電信號僅是微伏級）。 信號調(diào)理部分 信號調(diào)理電路的主要作用就是把傳感器輸出的電學(xué)量變成具有一定功率的模擬電壓信號或數(shù)字信號，以推動后級的輸出顯示或記錄設(shè)備、數(shù)據(jù)處理裝置及執(zhí)行機(jī)構(gòu)。由于傳感器輸出信號太弱或信號質(zhì)量不高，應(yīng)經(jīng)過前端預(yù)處理電路進(jìn)行放大、濾波等，然后經(jīng)過數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)轉(zhuǎn)換成數(shù)字量，并通過接口送入存儲器，經(jīng)過單片機(jī)運(yùn)算、變換處理后，由數(shù)據(jù)分配子系統(tǒng)和接口輸出到執(zhí)行機(jī)構(gòu)，由基本系統(tǒng)及其接口輸出用于顯示、記錄、打印或繪制成各種圖表、曲線等?？梢詫⒉杉臄?shù)據(jù)及時(shí)上傳到上位PC機(jī)功能。所以一個(gè)檢測系統(tǒng)主要分為信息的獲得、信息的轉(zhuǎn)換、信息的處理和信息的輸出等幾個(gè)部分，如圖21。 以單片機(jī)為核心設(shè)計(jì)一個(gè)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，可以完成數(shù)據(jù)的多重采集和多個(gè)數(shù)碼管顯示測量結(jié)果，同時(shí)保證采集數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。由于目前局域網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，一個(gè)工廠管理層局域網(wǎng)，車間層的局域網(wǎng)和底層的設(shè)備網(wǎng)已經(jīng)可以有效地連接在一起，可以有效地把多臺數(shù)據(jù)采集設(shè)備聯(lián)在一起，以實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)環(huán)節(jié)的在線實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控。該階段并行總線數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)向高速、模塊化和即插即用方向發(fā)展，典型系統(tǒng)有VXI總線系統(tǒng)，PCI總線系統(tǒng)等，數(shù)據(jù)位已達(dá)到32位總線寬度，采樣頻率可以達(dá)到100MSps。 時(shí)至今日，由于集成電路制造技術(shù)的不斷提高，出現(xiàn)了高性能、高可靠性的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。這種接口系統(tǒng)采用積木式結(jié)構(gòu)，把相應(yīng)的接口卡裝在專用的機(jī)箱內(nèi)，然后由一臺計(jì)算機(jī)控制。隨著計(jì)算機(jī)的普及應(yīng)用，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)得到了極大的發(fā)展，開始出現(xiàn)了通用的數(shù)據(jù)采集與自動測試系統(tǒng)，該階段的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)主要有兩類，一類以儀器儀表和采集器、通用接口總線和計(jì)算機(jī)等構(gòu)成。到了70年代中后期，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)發(fā)展過程中逐漸分為兩類，一類是實(shí)驗(yàn)室數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，另一類是工業(yè)現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。并將計(jì)算得到的數(shù)據(jù)進(jìn)行顯示或打印，以便實(shí)現(xiàn)對某些物理量的實(shí)時(shí)監(jiān)控。數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)分為數(shù)據(jù)采集部分和顯示控制部分。河南城建學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 摘要 摘要 面對大量的數(shù)據(jù)，人工處理已遠(yuǎn)遠(yuǎn)無法滿足時(shí)代的要求，依靠微電子技術(shù)來實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的采集、存儲和顯示，成為適應(yīng)時(shí)代步伐的唯一有效捷徑。數(shù)據(jù)采集部分主要負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)的采集，將從調(diào)理電路送過來的信號進(jìn)行量化，把模擬量變成數(shù)字量。在生產(chǎn)生活的各個(gè)領(lǐng)域，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)幾乎無處不在，凡是有自動監(jiān)測及控制的地方都會有數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的身影出現(xiàn)；從簡單到復(fù)雜，從空中、地面到地下，凡是能想象到的地方都有使用數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的需求。就使用的總線而言，實(shí)驗(yàn)室數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)多采用并行總線，工業(yè)現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)多采用串行數(shù)據(jù)總線。例如，國際標(biāo)準(zhǔn)ICE625（GPIB）接口總線系統(tǒng)就是一個(gè)典型的代表。第二類系統(tǒng)在工業(yè)現(xiàn)場應(yīng)用較多。在國際上技術(shù)先進(jìn)的國家，數(shù)據(jù)采集技術(shù)已經(jīng)在軍事、航空電子設(shè)備及宇航技術(shù)、工業(yè)等領(lǐng)域被廣泛應(yīng)用。由于采用了高密度，屏蔽型，針孔式的連接器和卡式模塊，可以充分保證其穩(wěn)定性及可靠性，但其昂貴的價(jià)格是阻礙它在自動化領(lǐng)域普及的一個(gè)重要因素。隨著現(xiàn)代生產(chǎn)規(guī)模的擴(kuò)大和生產(chǎn)水平的不斷提高，對生產(chǎn)過程自動化水平也相應(yīng)地提出了更高的要求。最后并用打印機(jī)記錄數(shù)據(jù)。圖21 系統(tǒng)的框圖 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的功能8路數(shù)據(jù)采集：可以進(jìn)行8路0～5V的模擬電壓進(jìn)行循環(huán)采集，每路采集的8次，超出界限LED顯示報(bào)警，將采得的數(shù)據(jù)求平均。 系統(tǒng)各部分的功能要完成這些功能主要依靠傳感器、信號處理電路、顯示裝置、數(shù)據(jù)處理裝置和執(zhí)行機(jī)構(gòu)等。此外，其他儀器儀表或系統(tǒng)通過通信子系統(tǒng)及接口完成相互之間的信息交換和互連。根據(jù)測量對象和顯示方法的不同，信號處理電路可以是簡單的傳輸電纜，也可以是由許多電子元件組成的數(shù)據(jù)采集卡，甚至包括計(jì)算機(jī)在內(nèi)的裝置。因此需要加以放大才能滿足大多數(shù)A/D轉(zhuǎn)換器的滿量程輸入0～5V的要求。（3）傳感器以及后續(xù)處理電路中的器件常會產(chǎn)生噪聲，人為的發(fā)射源也可以通過各種耦合渠道使信號通道感染上噪聲，常見的工頻信號就是人為干擾源。因此，在多路模擬開關(guān)后的單元電路，如采樣/保持電路、模/數(shù)轉(zhuǎn)換電路以及處理電路等，只需要一套即可，這樣可以節(jié)省成本和體積，但這僅適用于物理量變化比較緩慢、變化周期在數(shù)十至數(shù)百毫秒之間的情況下。模擬開關(guān)也可以根據(jù)需要安排在放大器之前，但當(dāng)輸入的信號電平較低時(shí)，需注意選擇多路模擬開關(guān)的類型；若選用繼承電路的模擬多路開關(guān)，由于它比干簧和繼電器組成的多路模擬開關(guān)導(dǎo)通電阻大、泄露電流大，因而有較大的誤差產(chǎn)生。 數(shù)據(jù)采集的采樣方式有兩種選擇：一為“實(shí)時(shí)采樣”；一為“等效時(shí)間采樣”。在工程上采樣頻率應(yīng)取被采樣信號所含最高頻率的兩倍．通常采用1020倍 。由于采樣周期隨被測信號周期變化，故通常稱之為“變步長采樣”。評價(jià)智能儀表數(shù)據(jù)采集部分的主要技術(shù)指標(biāo)有分辨率、精度、輸入信號形式和信號電平、采集速度，抗干擾能力，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)根據(jù)被測變量的信號特性，儀表的整機(jī)技術(shù)要求，確定這些指標(biāo)的具體數(shù)值。早期的采樣保持電路和A/D轉(zhuǎn)換電路需要數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員自行設(shè)計(jì)，目前普遍采用單片集成電路，有的單片A/D轉(zhuǎn)換器內(nèi)部包括有采樣保持電路、基準(zhǔn)電源和接口電路，這為系統(tǒng)設(shè)計(jì)提供了較大方便。以進(jìn)一